Většinu faktických informací o jevech a přírodě, která nás obklopuje, získal člověk pomocí vnímání prostřednictvím orgánů vizuálního vnímání, které jsou vytvářeny světlem. Fenomény světla, které jsou studovány ve fyzice, jsou brány v úvahu v sekci Optika..
Světlo je ze své podstaty elektromagnetickým jevem, a to hovoří o simultánním projevu vln (interference, difrakce, disperze) a kvantových vlastností (fotoelektrický efekt, luminiscence)..
Zvažte dvě důležité vlnové vlastnosti světla: difrakci a disperzi.
Difrakce světla
Koncept světelného paprsku je široce používán v geometrické optice. Takový jev je považován za úzký paprsek světla, který se šíří přímočarě. Pro nás se takové šíření světla v homogenním médiu jeví tak obyčejné, že je akceptováno jako zřejmé. Dostatečně přesvědčivým potvrzením tohoto zákona může být vytvoření stínu, který se objeví za neprůhlednou překážkou, která stojí v cestě světlu. A světlo je zase vyzařováno bodovým zdrojem.
Jevy, které se vyskytují během šíření světla v médiu s výraznými nehomogenity, jsou difrakce světla.
Difrakce světla
Difrakce je soubor jevů, které jsou způsobeny obalením překážek, které se v jejich cestě setkávají se světelnými paprsky (v širokém slova smyslu: jakákoli odchylka od zákonů geometrické optiky během šíření vln a jejich převádění do částí geometrického stínu).Difrakce se jasně projevuje v případě, kdy jsou parametry nehomogenity (příhradové řezy) úměrné dlouhé vlnové délce. Pokud jsou rozměry příliš velké, pak se pozoruje pouze ve významných vzdálenostech od nehomogenity.
Při zakrytí nehomogenit se světelný paprsek rozloží do spektra. Rozkladné spektrum získané s tímto jevem se nazývá difrakční spektrum. Difrakční spektrum se také nazývá mříž.
Lehká disperze
Různé absolutní indexy lomu média odpovídají různým rychlostem šíření vln. Z Newtonova výzkumu vyplývá, že absolutní index lomu se zvyšuje s rostoucí frekvencí světla. V průběhu času vědci prokázali skutečnost, že při zvažování světla jako vlny musí být každá barva spojena s vlnovou délkou. Je důležité, aby se tyto vlnové délky průběžně měnily a reagovaly na různé odstíny každé barvy.
Je-li tenký paprsek slunečního světla nasměrován na skleněný hranol, je možné po lomu pozorovat rozklad bílého světla (bílé světlo je kombinací elektromagnetických vln s různými vlnovými délkami) na vícebarevné spektrum: sedm základních barev - červená, oranžová, žlutá, zelená, modrá, Modré a fialové barvy. Všechny tyto barvy plynou hladce do sebe. Červené paprsky se odchylují v menší míře od původního směru a fialové paprsky ve větší míře.
Lehká disperze
To může vysvětlit výskyt obarvených objektů s různými barvami, protože bílé světlo je kombinací různých barev. Například barva listů rostlin, zejména zelená barva, je způsobena skutečností, že absorpce všech barev s výjimkou zelené barvy se vyskytuje na povrchu listů. To vidíme.Rozptyl je tedy jev, který charakterizuje závislost lomu látky na vlnové délce. Pokud mluvíme o světelných vlnách, pak se disperze nazývá rozptylem jevu závislosti rychlosti světla (stejně jako indexu lomu světla látkou) na délce (frekvenci) světelného paprsku. V důsledku rozptylu se bílé světlo rozkládá do spektra při průchodu skleněným hranolem. To je důvod, proč se výsledné spektrum podobným způsobem nazývá disperzní. Na výstupu z hranolu získáme rozšířenou světelnou lištu s barvou, která se mění plynule (hladce). Rozptylové spektrum se také nazývá prizmatické.
Difrakční a disperzní spektra
Zkoumali jsme jevy difrakce a disperze, jakož i jejich důsledky - získání difrakčního a disperzního spektra. Nyní věnujte zvláštní pozornost jejich rozdílům.
Metody získání spektra:
- Difrakční spektrum: často se získává pomocí tzv. Difrakční mřížky. Skládá se z průhledných a neprůhledných pásů (nebo reflexních a nereflexních). Tato pásma se střídají s periodou, jejíž hodnota závisí na vlnové délce. Když narazí na mřížku, je světlo rozděleno na paprsky, u kterých je pozorován difrakční jev a rozklad světla do spektra..
- Disperzní spektrum: na rozdíl od difrakčního spektra získaného v důsledku průniku světelné vlny látkou (hranol). V důsledku průchodu se monochromatické vlny podrobí lomu a úhel lomu se bude lišit.
Rozložení a povaha barev ve spektrech:
- Difrakční spektrum: od prvního do posledního ve spektru jsou barvy rovnoměrně rozloženy. A vypadají od fialové k červené, a to ve vzestupném pořadí.
- Disperzní spektrum: v červené části spektra je komprimováno a ve fialové části je nataženo. Barvy se pohybují od červené po fialovou, tj. V sestupném pořadí, na rozdíl od zvyšování difrakčního spektra.
Závěrečné informace
Zvažované charakteristiky tedy ukazují, že difrakční obrazec výrazně závisí na vlnové délce světla, která obklopuje překážku. Pokud je tedy světlo nemonochromatické (například bílé světlo, které zvažujeme), pak maxima difrakční intenzity pro různé vlnové délky se jednoduše liší a vytvoří difrakční spektra. Mají významnou výhodu oproti spektrům, která vznikají v důsledku rozptylu paprsků procházejících hranolem. Vzájemné uspořádání barev pro ně nezávisí na vlastnostech materiálů, ze kterých jsou vyrobeny mřížky a štěrbiny mříže, ale je určováno jedinečně pouze vlnovými délkami a geometrií zařízení (například hranoly) a lze jej vypočítat pouze z geometrických hledisek.
